基于低碳经济的泡沫铝材料生产改革与探索

  基于低碳经济的泡沫铝材料生产改革与探索

   祖国胤

   摘要:在国家大力倡导低碳战略的形势下,作为典型的高排放产业——铝材料加工业成为了探索低碳工业发展模式的关键。本文以国家级重点新产品——泡沫铝材料的生产为研究对象,介绍了沈阳东大先进材料发展有限公司进行的生产流程、经营理念、管理制度的改革实践,总结了处于快速发展期的高技术企业的共性问题。力图通过寻求技术革新及完善环保管理制度来降低碳排放水平的有效途径,探索具有我国经济发展特色的地区化低碳工业机制。

   教育期刊网 http://www.jyqkw.com关键词:低碳工业;泡沫铝;生产流程;管理制度

   低碳经济,是指在可持续发展理念指导下,通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段,尽可能地减少煤炭、石油等高碳能源消耗,减少温室气体排放,达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。[1]发展低碳经济,一方面是积极承担环境保护责任,完成国家节能减排指标的要求;另一方面是调整经济结构,提高能源利用效率,发展新兴工业,建设生态文明。[2]这是摒弃以往先污染后治理、先低端后高端、先粗放后集约的发展模式的现实途径,是实现经济发展与资源环境保护双赢的必然选择。

   一、改革的背景与目的

   1.国内外“低碳经济”的发展现状伴随全球气候变化的升温,“低碳经济”的理念和实践近年来席卷全球。哥本哈根气候变化大会对于各个国家规定了温室气体的排放总量,各国也随即开始了围绕着低碳经济发展的竞争。在这种情况下,如果谁掌握了低碳技术,发展了低碳产业,谁就有可能有更大的发展优势和发展空间。

   低碳经济的理念最早起源于英国。2003年,英国发表能源白皮书《我们能源的未来:创建低碳经济》,提出要用低碳能源、低二氧化碳排放的低碳经济发展模式,替代当前的化石能源发展模式。2007年7月,美国参议院提出了《低碳经济法案》,表明低碳经济发展道路有望成为美国未来的重要战略选择。2007年底,国际社会达成巴厘路线图,进一步肯定了低碳经济概念,促进了低碳经济在世界上的传播。[3]在2008年金融危机爆发的大背景下,各国纷纷提出用绿色经济和绿色新政应对金融危机和气候变化的双重挑战,把发展低碳经济看作是缓解当前经济危机,实现全球经济转型的重要途径。

   2.我国新材料产业践行“低碳工业”的必要性

   作为世界上人口最多、经济规模最大的发展中国家,中国面临着长期和艰巨的发展任务。受经济发展水平和技术水平还不够高、研发能力不足、市场化程度有待完善等因素的制约,我国需要持续加大资金投入,大规模采用和推广节能减排技术,才能有效减少二氧化碳排放。如果减排措施不当,可能严重影响经济发展速度,延缓工业化、城市化和现代化进程。因此,我们需要从贯彻落实科学发展观的高度,通过学习和借鉴发达国家的有效经验和做法,积极推进我国的节能减排工作。

   目前,我国的低碳经济发展迫在眉睫,潜力巨大,仍存在一些问题与误区:低碳发展战略未能与现有的循环经济、清洁生产、环境管理体系有机衔接,对通过工业技术创新推进低碳经济的发展模式尚缺乏明确认识。[4]全面分析国际及国内的经济发展现状后可以发现,我国应对气候变化的技术需求必须摆脱对国外技术引进的依赖,将低碳技术创新作为我国未来高新技术发展的重要基础,建立国内低碳技术自主创新体系,进一步强化低碳技术创新的市场环境。

   “十三五”期间,我国工业的快速发展与控制碳排放总量的刚性目标间的矛盾将更加凸显,如何在二者之间找到合理的平衡点将直接决定经济发展的走势与整体思路。当前我国工业既面临着严峻挑战,但同时也拥有着大好的发展契机,注重节能环保、降低碳排放量、有效治理工业“三废”将是工业企业摆脱困境,重现生机与活力的唯一出路。新材料产业是我国“十三五”期间的重点支持领域,在看到新材料的各种优势的同时,更加不能忽视新材料生产环节的低碳目标与任务。要达到既保证新材料能够更好地替代传统材料,推进国民经济建设又快又好发展,也使新材料生产过程中的碳排放较传统材料大幅下降,从而使新材料能够真正适应当前工业发展的总体方向。另外,我国还应形成大区域的整体工业发展思路,从产业链条的合理分布、有效联动角度确定地区工业布局,调整并淘汰落后产能,倡导以低碳工业为指引的新材料生产的快速健康发展,构建特色鲜明的区域工业产业集群,实现绿色工业规模化、集约化的发展目标。

   近年来,我国的经济发展速度较快,经济发展形势总体向好,但在经济建设活动中也暴露出忽视环境保护,牺牲环境换取经济利益的突出问题,这一点在金属材料的生产领域体现得尤为明显。[5]为了实现可持续发展,推进低碳工业进程,应当以具有代表性的新材料生产企业为对象,掌握企业生产规模、效益及利润水平与碳排放量间关系的翔实数据,寻求通过内部技术革新显著降低碳排放量的有效途径,在企业管理方面进行关于环保奖惩机制的有益探索。

   金属材料生产过程中产生的工业“三废”及高能耗、低生产率的现状是制约我国工业发展的关键问题,其对下游产业——装备制造业的影响也非常显著。因此,开发低能耗、高生产率的新材料生产工艺,通过对工艺流程的设计与优化,减少工业“三废”的产生与排放,从建设绿色工业园区的角度推行低碳经济,创立与自然和谐共生的工业发展模式,无疑在当前大力推进低碳经济、倡导节能减排的发展形势下具有重要的现实意义与深远的战略意义。

   二、改革的实践与经验

   1.泡沫铝材料生产现状与存在的问题

   泡沫铝材料质轻,吸音、隔音、减振性能优良,电磁屏蔽性能好,阻尼、吸能性能优异,耐腐蚀、抗老化,不燃烧、隔热、耐热性能良好,无毒、无害、可回收利用且易于加工安装,是一种国民经济发展所急需的重要的新材料,是当前新材料研究开发领域的热点方向。[6]

   东北大学教育部材料先进制备技术工程研究中心长期致力于泡沫铝材料的研究开发,并在工程化方面成果显著,创立了高技术企业——沈阳东大先进材料发展有限公司。公司拥有“熔体直接发泡制造闭孔型泡沫铝”发明专利和6项泡沫铝深加工制品的实用新型专利。在国家“863”高技术研究发展计划、教育部重点科技计划、辽宁省重点攻关计划和沈阳市重点产业计划支持下,公司建成了年产2500吨闭孔泡沫铝材料的工业规模生产线,使生产闭孔泡沫铝材料技术达到工业化水平。制造的规格为1800mm×800mm×任意厚度的工业规格标准泡沫铝板材,填补了国内大规格泡沫铝材料的空白,产品质量达到国际先进水平。

   沈阳东大先进材料发展有限公司是一家快速成长的高技术企业,但公司在生产过程中也暴露出一些亟待解决的现实问题。如原有的泡沫铝材料生产线是由研究开发阶段中试试验示范线发展而来的,虽然可以满足生产需求,但设备布局不是非常合理,自动化程度较低、能耗偏高,未充分考虑降低工业“三废”,不符合低碳工业可持续发展的总体思路。另外,我国处于发展期的企业普遍存在着粗放型管理的问题,制度条例流于形式,劳动生产率低,缺乏发展后劲,这一问题在沈阳东大先进材料发展有限公司同样有所体现。

   值得一提的是,随着国民经济各领域对泡沫铝材料需求量的不断提升,现有的生产条件已经不能很好地完成高性能泡沫铝材料的规模化生产。公司希望通过对整个生产流程的优化及管理方式的改革,达到内部挖潜、降低生产成本、增加产品竞争力的目的。沈阳市装备制造业的高速发展需要高性能泡沫铝材料等新材料作为保障与动力,沈阳东大先进材料发展有限公司进行的改革以本地区装备制造业重大需求为指向,开展具有前瞻性的材料设计与产品开发,开拓泡沫铝材料新的应用领域,服务地区经济建设,可望探索出一条以低碳经济为指引的适合企业可持续发展的新模式。

   2.改革的总体思路

   改革的基本思路是通过多途径的改革与创新,实现经济效益与环境保护的协同发展,探索以低碳经济为指引的泡沫铝材料生产的新模式。

   改革的具体内容涵盖泡沫铝材料的生产工艺优化,生产线布局调整及设备升级,碳排放量及能耗水平动态模型的建立,基于模型对生产流程的进一步精确控制及确定最佳工艺参数选择,建立企业环保措施及制度体系等。改革涉及材料生产,环境生态保护,现代企业管理等多领域,是一项目标为全方位解决处于快速发展期的现代高技术企业可持续科学发展的有益探索与实践。改革的几部分内容既相互独立,又存在着密切联系,中心目的在于通过企业内部挖潜,向生产要效益,向管理要效益,承担环境保护责任,致力绿色工业发展远景。

   3.生产流程的改革与实践

   实践中首先对原有生产线的布局进行了调整,提高了生产线的自动化控制水平,目的在于为规模化工业生产提供有力的硬件支持,为实现低碳排放打好坚实基础。建立衡量碳排放总量及能耗水平的动态模型是改革的重点内容。参考大量现场实测数据得到的模型可以直观地反映出整个生产过程的碳排放量的局部及总体水平,指导对生产过程进行进一步调整,以有效降低碳排放总量,减少环境污染。这一部分改革内容有助于实现对生产过程碳排放情况的动态灵敏反馈,达到有害气体排放快速响应的目的,避免了以往工业生产存在的先污染后治理的突出问题,对当前国家大力倡导的节能减排、低碳工业具有很好的参考价值。

   生产流程改革重要的内容是在熟悉现场生产条件、掌握完整生产工艺流程的前提下,通过对设备布局的调整及工艺流程的优化,实现能量最大限度的有效利用。在原料加热、熔体搅拌阶段严格控制作业时间,通过理论计算与实践探索,确定能够获得预期加热及保温效果的最短时间,改变以往熔体过热度较大时造成的电能大量浪费的情况,降低生产成本与能源消耗。公司的研发团队设计并自制了一套热能的循环利用装置,将发泡阶段产生的大量热能进行有效回收,作用于原料预加热阶段。

   以生产流程各环节碳排放量为考察对象,在充分认识能量转换过程中利用率与回收措施的基础上,根据现场生产实际建立了反映碳排放总量的动态模型。这一部分工作是生产流程改革的重要理论基础。实践证明模型具有较高的精度,能够对各种工艺参数、设备条件对生产过程气体排放的影响做出灵敏反映。在模型建立过程中,采集了大量生产现场的测试数据,配合理论计算逐步修正与调整公式中的相关参数,最终得到了理想的分析模型。以碳排放总量的动态模型为依据,公司的生产部对生产流程进行了优化调整,对由于设备原因造成的碳过量排放的情况进行了设备升级或更新,进一步提高了生产线的自动化控制水平,克服了以往人工操作环节过多对产品质量稳定性的不利影响。根据碳排放总量动态模型进一步优化了工艺参数选择,尤其是对原铝熔化、搅拌发泡等高碳排放量的生产环节进行了有针对性的工艺革新。通过新增的下游环节余热回收利用装置对原料进行预热,调节熔体粘度以缩短搅拌强度等措施降低了碳排放量,基本实现了以低碳排放为目标的可控生产。

   通过对生产流程的优化及贯彻低碳发展理念,改革收到了明显成效,为企业赢得了更为广阔的发展空间,显著增强了企业产能和盈利水平,有效降低了材料的生产成本。例如,需求量最大的10mm厚的泡沫铝板材的成本由改革前的400元/平方米降低到了300元/平方米,克服了由于泡沫铝材料过高的价格导致的应用推广受到局限的问题。

   4.经营理念的改进与创新

   新材料的生产是服务于国民经济建设的主战场。泡沫铝材料因其具有多种优异的性能,在汽车制造、高精度机床生产、轨道交通建设方面具有广阔的应用前景。但限于当前泡沫铝制品实际应用不多、材料价格相对较高等原因,泡沫铝材料的市场推广尚有待加强。

   在此次的改革与探索中,沈阳东大先进材料发展有限公司通过积极与沈阳华晨金杯汽车股份有限公司、沈阳机床集团、沈阳市环保局等单位进行联系、协调,充分了解到了泡沫铝材料最有可能的应用方向。在认真考虑各单位提出的关于产品规格、性能的具体要求后,着力加强了公司的泡沫铝应用制品开发的攻关力度,开发了汽车保险杠、机床底板、高等级公路隔音屏等泡沫铝应用制品。以市场需求为导向的泡沫铝应用制品的设计开发有效增强了泡沫铝材料对其它传统材料的市场竞争力,实现了新材料生产与应用领域拓展的同步推进,提高了企业的市场响应能力,改变了以往仅关注材料生产阶段而忽视下游用户实际需求的状况。

   通过这一部分的改革实践,公司明确了以用户需求作为企业发展指挥棒的经营策略,在做好企业自身生产的同时将着眼点向下游产业延伸,增强联动意识,积极参与市场经济竞争,树立上游原材料生产与下游装备制造业协同发展的全局观念,力争为辽宁重工业又好又快发展做出更大贡献。

   5.管理制度的完善与丰富

   高校科研成果向现实生产力的转化是国家一直大力倡导的发展方针,由此也产生了一批高质量的研究成果,带动了与之相关的高技术产业的发展。但在高技术产业的发展过程中也出现了一些具有共性特点的现实问题,其中,粗放型、松散式的管理模式与企业可持续发展间的矛盾就非常明显地在很多企业表现出来。[7]高技术企业科技含量高而管理水平低的现实问题如果不能够得到很好解决,将极大制约企业的发展与进步,严重时会导致企业的落伍甚至破产。

   沈阳东大先进材料发展有限公司在充分认识自身管理制度的优劣后,探索了快速发展的高技术企业的管理改革。围绕企业的环境保护管理及建立相应的奖惩机制部分的改革主要是吸收和借鉴发达国家已有的较为成熟的管理经验,制度建设的重点在于通过各种培训强化员工的环保意识,树立环境是企业发展之根的思想,将环保置于同产量、效益同等的高度给予重视。制度改革中推行了科学的管理制度与管理模式,建立了各项企业规章制度,实现了集约化生产,推行现代管理制度,使企业管理水平与技术水平达到了同步发展。将各岗位的岗位职责、操作规程形成了规范的制度性文件,确定了具有激励机制的奖惩制度。

   通过改革,形成了全员的质量意识、环保意识、团队意识,构建了符合企业特点的特色企业文化。在企业管理制度改革中,公司特别突出了知识产权的保护工作,加强企业核心技术秘密的保护,借鉴了国外发达国家高技术产业关于知识产权保护的经验,建立了多级知识产权控制与保护体系,使企业的核心利益得到了最大限度保障。

   三、结语

   沈阳东大先进材料发展有限公司进行的关于生产优化及管理升级的改革现已收到良好成效,企业的经营能力与盈利水平显著增强,初步完成了企业以低碳工业为指引的泡沫铝材料生产过程的革新。改革中归纳得到的以整个生产过程碳排放总量为考察对象的动态模型,在我国新企业的设计规划、老企业的升级改造中具有推广价值,符合国家工业发展的总体方向,有望被各级政府采纳,成为我国低碳经济进程中的重要推动力。

   总结此次改革的相关经验,旨在得到适合于我国中小型高技术企业发展壮大的总体思路与实施方案,为国内同类企业的产业升级及制度革新提供借鉴与参考。改革成果可为党和政府高层科学决策提供政策建议及其科学基础,为环保管理部门对工业生产企业碳排放总体水平的评价提供参考,对关于环保问题的立法提供数据支持,最终建立并完善我国各级低碳发展评价指标体系和统计考核等制度保障体系。

   教育期刊网 http://www.jyqkw.com参考文献

   [1]张磊.我国发展低碳经济战略的必要性[J].现代经济信息,2010(3).

   [2]何发理.低碳经济是生态文明建设的必然选择[J].现代企业,2010(3).

   [3]郑晓松.世界低碳经济的发展及对我国的启示[J].环球财经,2009(16).

   [4]庄贵阳.中国经济低碳发展的途径与潜力分析[J].国际技术经济研究,2005(3).

   [5]胡飞.我国中小企业管理的问题与对策[J].商场现代化,2009(18).

   [6]王芳,王录才.泡沫金属的研究与进展[J].铸造设备研究,2000(1).

   [7]唐永红,宋文华. 中小企业应对低碳经济之策略[J].烟台职业学院学报,2009(4).

   (作者单位:东北大学材料与冶金学院)

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